水声学原理第二章

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1、第二章声学基础第三讲理想流体介质中的小振幅波第一章知识要点声纳参数的定义、物理意义SL、TL、TS、NL、DI、DT、RL、DIT组合声纳参数的物理意义SL-2TL+TSNL-DI+DTRL+DT(SL-2TL+TS)-(NL-DI+DT)主动声纳方程的选择问题（如何判断干扰）声纳方程的两个重要的基本用途2CollegeofUnderwaterAcousticEngineering解：对于受噪声干扰的主动声纳，提高声源级能增加声纳的作用距离。SL-2TL+TS-(NL-DI)=DTSL’-2TL’+TS-(NL-DI)=DT两式

2、相减得到第一章思考题：1、已知噪声是某主动声纳的主要干扰，如果声纳的声源级增加一倍，问声纳作用距离能增大吗？如果能增大，请计算增大了多少，如果不能，请说明原因。（声波按球面波扩展衰减，不计介质吸收）3CollegeofUnderwaterAcousticEngineering2、取下列声压作为参考级，1微帕声压的大小为：（10-5达因/厘米2=1微帕）取参考声压为1微帕时，其大小为0dB；取参考声压为0.0002达因/厘米2时，其大小为-26dB；取参考声压为1达因/厘米2时，其大小为-100dB；4CollegeofUnder

3、waterAcousticEngineering给定水下声压为，那么声强是多大，与参考声强比较，以分贝表示的声强级是多少？（取声速C=1500m/s，密度为1000kg/m3）解：声强：W/m2声强级:dB5CollegeofUnderwaterAcousticEngineering发射换能器发射40kW的声功率，且方向性指数为15dB，其声源级SL为多少？解：声源级定义：无指向性声源的声强：设指向性声源的轴向声强为：由题意知：指向性声源的轴向声强为：声源级：6CollegeofUnderwaterAcousticEnginee

4、ring第一章作业什么是声纳？声纳可以完成哪些任务？请写出主动声纳方程和被动声纳方程？在声纳方程中各项参数的物理意义是什么？声纳方程的两个重要的基本用途是什么？环境噪声和海洋混响都是主动声纳的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？7CollegeofUnderwaterAcousticEngineering本讲主要内容声学基础知识（了解）波动方程的导出（了解）声场中的能量关系（了解）8CollegeofUnderwaterAcousticEngineering1、声学基础知识声波：机械振动状态在介质中传播形成的一种波动形式

5、分类：20Hz以下的振动称为次声高于20kHz的振动称为超声20Hz至20kHz的声振称为音频声流体介质中，声波表现为压缩波（CompressionalWave），即纵波在固体中既有纵波也有横波（切变波-ShearWave）9CollegeofUnderwaterAcousticEngineering声速：振动在介质中传播有时间滞后，即声波在介质中传播有一定速度，称为声速声场：声波所及的区域声压：由于声波扰动引起介质质点压强的变化，这种变化量称为声压：质点振速：由于声波扰动引起的介质质点运动速度的变化量：10CollegeofU

6、nderwaterAcousticEngineering假设条件：介质静止、均匀、连续的；介质是理想流体介质；小振幅波。波动方程导出的三个基本方程：①连续性方程——质量守恒定律：介质流入体元的净质量等于密度变化引起的体元内质量的增加2、波动方程导出11CollegeofUnderwaterAcousticEngineering根据前面的假设有：②状态方程——绝热压缩定律：介质的压缩和膨胀过程是绝热过程声波的传播速度：式中，为绝热压缩系数——单位压强变化引起的体积相对变化。12CollegeofUnderwaterAcoustic

7、Engineering③运动方程——牛顿第二定律波动方程连立方程：可得：13CollegeofUnderwaterAcousticEngineering直角坐标系：球坐标系：柱坐标系：拉普拉斯算符14CollegeofUnderwaterAcousticEngineering速度势——介质单位质量具有的声扰动冲量声压、质点振速与速度势的关系：Caution：声压：振速：15CollegeofUnderwaterAcousticEngineering3、声场中的能量声能：由于声波传播而引起的介质能量的增量称为声能；显然声能是介质

8、运动的机械能。声场总能量：动能+位能声能密度：体积内的总声能为：单位体积内的瞬时声能密度为：平均声能密度：16CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常识：理想平面波的平均声能密度处处相等，因此平面声波声能量具有无损耗、无扩展